Analiza możliwości zastosowania w przemyśle okrętowym powłok stopowych Ni–Al i kompozytowych po obróbce plastycznej

• Autorzy: Dyl T.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.5.8

Warianty tytułu

EN

The analysis of the applicability in the shipbuilding industry of alloy and composite Ni–Al coatings after plastic working

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ze względu na możliwości warsztatu siłowni statku oraz stoczni remontowych do nakładania powłok regeneracyjnych zastosowano metodę natryskiwania płomieniowego. Powłoki stopowe i kompozytowe nakładano na odtłuszczone płomieniowo próbki ze stali C45. Do natryskiwania użyto palnika „Casto- -Dyn 8000” firmy Castolin. Powłoki otrzymane za pomocą natryskiwania cieplnego mają dużą chropowatość powierzchni. Dlatego muszą być poddane obróbce wykończeniowej. Najczęściej stosuje się obróbkę skrawaniem. Ze względów ekonomicznych i technologicznych jest ważne, aby obróbka była bezwiórowa, a powłoki były cienkie, odporne na ścieranie, o dużej gładkości. Aby uzyskać poprawę jakości powierzchni powłok stopowych niklowych oraz kompozytowych z niklową osnową otrzymywanych metodami natryskowymi zaproponowano obróbkę plastyczną na zimno przez prasowanie i walcowanie. Walcowanie i prasowanie prowadzono na zimno w temperaturze pokojowej z zastosowaniem gniotu względnego 12%. Proces walcowania prowadzono na walcarce duo znajdującej się w Instytucie Przeróbki Plastycznej i Inżynierii Bezpieczeństwa Wydziału Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechniki Częstochowskiej. Walcowanie prowadzono przy stałej prędkości walcowania 0,2 m/s. Prasowanie wykonano na prasie hydraulicznej typu ZD20 w Laboratorium Obróbki Plastycznej Wydziału Mechanicznego Politechniki Gdańskiej. Oceny wpływu obróbki plastycznej na wybrane właściwości i jakość powierzchni powłok dokonano w Laboratorium Inżynierii Powierzchni na Wydziale Mechanicznym Akademii Morskiej w Gdyni. Natryskiwane cieplnie powłoki ze stopu Ni–Al charakteryzują się relatywnie dużą przyczepnością do stalowego podłoża. Powłoki na osnowie niklu zawierające aluminium są odporne na działanie wody morskiej. Wynika to z możliwości powstania na jej powierzchni odpornej na działanie środowiska morskiego warstwy pasywnej zbudowanej głównie z tlenku aluminium oraz tlenku niklu. Na podstawie wyników badań doświadczalnych walcowania na zimno oraz prasowania stwierdzono, że nastąpiło znaczne zmniejszenie porowatości odkształconych plastycznie powłok, a także uzyskano mniejszą chropowatość powierzchni powłok i zwiększenie twardości badanych powłok po obróbce plastycznej. Po przeprowadzonych badaniach stwierdzono, że istnieje możliwość zastosowania w przemyśle okrętowym technologii obróbki plastycznej do kształtowania wybranych właściwości natryskiwanych płomieniowo powłok stopowych Ni–Al i powłok kompozytowych Ni–Al–Al2O3.

EN

The paper presents a method of flame spraying a coating of regeneration due to the technological capabilities of the ship workshop and of the repair shipyard. Alloy and composite coatings were applied to degreased samples of C45 steel. A torch "Casto-Dyn 8000" produced by Castolin was used for spraying. The coatings obtained by thermal spraying have a large surface roughness. Therefore, the coating must be treated with finishing. Machining is the most often applied method. For economic and technological reasons, it is important that the coatings are treated with sheet metal fabrication and that they are thin, abrasion resistant and of high smoothness. To improve the quality of the surface of an alloy of nickel and nickel composite matrix obtained by spray methods, cold working by pressing and rolling was proposed. Rolling and pressing were carried out in the cold using a relative draft 12%. The rolling process was carried out on a rolling mill duo located at the Institute of Metal Forming and Safety Engineering, Faculty of Production Engineering and Materials Technology at Czestochowa University of Technology. Rolling was carried out at a constant rolling speed of 0.2 m/s. Pressing was performed on a hydraulic press type ZD20 in Metal Forming Laboratory of the Faculty of Mechanical Engineering at Gdańsk University of Technology. The assessment of the impact of plastic working on selected properties and surface quality of coatings was made in Surface Engineering Laboratory at the Faculty of Marine Engineering at Gdynia Maritime University. Thermally sprayed coatings of Ni–Al alloy have a relatively high adhesion to the steel substrate. Nickel–aluminium coatings are resistant to seawater. This is due to the possibility of forming on its surface, which is resistant to the marine environment, a passive layer constructed primarily of aluminum oxide and nickel oxide. After experimental cold rolling and pressing it was concluded that there was a significant reduction in the porosity of the plastically deformed coating. Also, lower surface roughness and increased coating hardness after plastic working were achieved. After conducted research it was stated that plastic working in the shipbuilding industry can be used for the development of selected properties of flame sprayed coatings of Ni–Al alloy and composite coatings Ni–Al–Al2O3.

Słowa kluczowe

PL

powłoki stopowe; powłoki kompozytowe; natryskiwanie płomieniowe; obróbka plastyczna

EN

alloy coatings; composite coatings; thermal spraying; plastic working

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 5
• Strony: 242--246
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dyl T.

• Katedra Materiałów Okrętowych i Technologii Remontów, Wydział Mechaniczny, Akademia Morska w Gdyni

Bibliografia

• [1] Molins R., Normand B., Rannou G., Hannoyer B., Liao H.: Interlamellar boundary characterization in Ni-based alloy thermally sprayed coating. Materials Science and Engineering A351 (2003) 325÷333.
• [2] Pershin V., Lufitha M., Chandra S., Mostaghimi J.: Effect of substrate temperature on adhesion strength of plasma-sprayed nickel coatings. Journal of Thermal Spray Technology 12 (3) (2003) 370÷376.
• [3] Richardson J., Neville A., Wilson J. I. B.: Developing diamond MMC to improve durability in aggressive abrasive conditions. Wear 255 (2003) 593÷605.
• [4] Deshpande S., Sampath S., Zhang H.: Mechanisms of oxidation and its role in microstructural evolution of metallic thermal spray coatings — Case study for Ni–Al. Surface & Coatings Technology 200 (2006) 5395÷5406.
• [5] Duraiselvam M., Galun R., Wesling V., Mordike B. L., Reiter R., Oligmüller J.: Cavitation erosion resistance of AISI 420 martensitic stainless steel laser-clad with nickel aluminide intermetallic composites and matrix composites with TiC reinforcement. Surface & Coatings Technology 201 (2006) 1289÷1295.
• [6] Sampath S., Jiang X. Y., Matejicek J., Prchlik L., Kulkarni A., Vaidya A.: Role of thermal spray processing method on the microstructure, residual stress and properties of coatings: an integrated study for Ni–5 wt % Al bond coats. Materials Science and Engineering 364 (2004) 216÷231.
• [7] Sahraoui T., Fenineche N. E., Montavon G., Coddet C.: Alternative to chromium: characteristics and wear behaviour of HVOF coatings for gas turbine shafts repair (heavy-duty). Journal of Materials Processing Technology 152 (2004) 43÷55.
• [8] Wang Y. Y., Li C. J, Ohmori A.: Examination of factors influencing the bond strength of high velocity oxy-fuel sprayed coatings. Surface & Coatings Technology 200 (2006) 2923÷2928.
• [9] Chang J. T., Yeh C. H., He J. L., Chen K. C.: Cavitation erosion and corrosion behavior of Ni–Al intermetallic coatings. Wear 255 (2003) 162÷169.
• [10] Duraiselvam M., Galun R., Siegmann S., Wesling V., Mordike B. L.: Liquid impact erosion characteristics of martensitic stainless steel laser clad with Ni-based intermetallic composites and matrix composites. Wear 261 (2006) 1140÷1149.
• [11] Specyfikacja technologiczna nakładania i obróbki powłok z proszku ProXon 21021 i MetaCeram 28020. Materiały firmy „Castolin + Eutectic” (2003).
• [12] Dyl T., Skoblik R., Starosta R.: The effect of the ceramic dispersion on the nickel matrix composite coating properties after plastic working. Solid State Phenomena 147-149 (2009) 813÷818.
• [13] Skoblik R., Starosta R., Dyl T.: The influence of dispersion phase on composite coating properties after cold working. Monograph: Developments in mechanical engineering. Gdańsk University of Technology, Part III, Chapter 13, Vol. 2 (2008) 119÷125.
• [14] Dyl T., Starosta R.: Effect of the ceramic dispersion in the nickel matrix composite coatings on corrosion properties after plastic working. Solid State Phenomena 183 (2012) 43÷48.
• [15] Dyl T., Starosta R.: The influence of rolling on the distribution of stress and strain in nickel–aluminum alloy coatings. Inżynieria Materiałowa 3-4 (2007) 524÷526.
• [16] Starosta R., Charchalis A., Dyl T.: Dobór technologii natryskiwania cieplnego oraz nagniatania w aspekcie poprawy właściwości eksploatacyjnych wałów pomp krętnych. Sprawozdanie z projektu badawczego własnego N504 303537, Gdynia (2012) 1÷306 (maszynopis).